生命能量

每天，太阳都照射着我们的地球，带来的能量足以使一辆汽车不停地行驶1万亿年。这些能量引起了天气的变化，使地球变得温暖，然而更为显著的作用是使地球上的生命充满活力。

就像机器一样，生物也需要能量来运转，它们用能量来催动细胞，一旦细胞活跃运作起来，就可以产生生长、移动等所有行为。但是，这种能量只能从外部获得，在用尽后必须要得到补充替换。从生命开始起，不同的生物发展出两种不同的获取能量的方式：有些是直接收集能量，通常是通过阳光；其他生物，包括人类，是通过消化食物这种间接的方式获得能量的。

补充能量

许多人喜欢沐浴在温暖的阳光中，但是我们的身体对于光能的利用是没有更多作为的，我们利用光看这个世界、获取维生素D，仅此而已。然而对于许多细菌和几乎所有的植物而言，光能是至关重要的。细菌和植物就像有生命的太阳电池板一样，利用光能获取能量，这一过程叫做光合作用。

到达地球的光能中，植物收集了大约其中的1/100。虽然听起来这个数字不是很庞大，但这是全世界所有发电站发电量的300倍以上。这些能量产生了上亿吨的植物物质，包括根、叶、花和种子。一些能量耗费在植物的生长中，更多的则是转化为植物本身。这种嵌入式的能量再通过动物采食植物而传送给了动物。完成这一步骤之后，能量又在一种动物捕食另一种动物时产生传递。

在以植物残渣为食物的生物中，可以长到28厘米的千足虫无疑是其中的庞然大物了。它们爬行缓慢而且是冷血动物，这两种特点使得千足虫对于能量的需求非常有限。

进食阶段

为了将食物中的能量释放出来，动物必须将食物“粉碎”。这需要氧气的介入，这和促使物体燃烧，也就是产生火的化学变化是一致的。火能迅速释放大量能量，并足以产生危险的后果——如果动物使用这种方式获取能量，它们的身体就会从内部开始被煮熟。因而，它们通过一系列小心控制的步骤来释放能量，不至于产生大量热量。这种释放能量的方式使用氧气，发生在细胞内部，所以称为细胞呼吸。动物并不是唯一会呼吸的生物——动物消化食物时，所有活着的细胞就发生呼吸作用。植物细胞也会呼吸，它们通过光合作用制造食物，再在能量供应水平较低时分解它们，以获得能量。

动物世界中，对于能量的利用率是不同的。鼩鼱的生命节奏就很快，它们不停地运动，不停地进食，几乎从不休息。蛇和鳄鱼则不同，它们大多数时间都相当懒散，在饱餐一顿之后可以休息几个星期之久。

这张图显示的是不同种类的哺乳动物每单位体重所用的能量（设人类为1个单位）。小动物消耗能量较快，因为它们的身体热量散失更为迅速。

这种差别的原因在于动物的新陈代谢水平不同。新陈代谢是它们身体中化学反应的总和。鼩鼱的新陈代谢率非常高，它们需要消耗大量能量以保证它们微小的身体处于温暖状态。蛇和鳄鱼是冷血动物，它们的新陈代谢就比较缓慢，只需要较少的能量来维持生命。人类和大多数哺乳动物一样，处于中间水平。动物的代谢率还取决于它的状态：当动物在运动中时，代谢速度就上升；当它们睡眠时，代谢速度就减缓。当动物冬眠时，它们的代谢速度更是大幅减缓——冬眠中的蝙蝠需要的能量是运动中蝙蝠的1/40，所以它们身体中的营养物质储备足以维持很多个星期。

能量累积的底层

能量不仅在生物间流转，在死去的残骸，比如动物的尸体、腐败中的植物、形形色色的自然废物如动物粪便和落叶中也都存在。许多生命依赖这些能量源，其中就包括将这些作为食物的“清扫”动物、真菌及细菌。这类生物被称为分解者，它们分解并处理掉这些废物。

分解是十分可靠的获取能量的方式，因为一切有生命的东西终究都会死亡。分解也是相当彻底的，因为一旦分解完成，所有可用能量都会得到彻底地释放。当没有能量可以继续流转时，分解也就完成了。

化学戏法

如果没有阳光使植物得以生长，人类不可能存活很久，其他动物和大多数的真菌及细菌也难逃这一劫。

然而，在一些边缘地点比如暗礁和深海中，细菌依靠收集溶解矿物质，再使其发生化学反应获取能量。与世界上其他生物不同，这些微小的生命根本不需要太阳能。这些细菌被称为无机营养菌，其英文“lithotrophs”字面意思为“食岩者”，其中有些依靠吸收锰或铁，另外一些则以硫为生。无机营养菌对于科学家而言具有重大意义，因为其他星球上也有可能像地球一样存在着无机营养菌。